Метод синтеза гибридных нечетких решающих правил прогнозирования возникновения и развития гангрены нижних конечностей

В предыдущих разделах был обоснован выбор состава информативных признаков и математического аппарата принятия решений.

С учетом структуры данных, опираясь на методологию синтеза гибридных нечетких решающих правил, разработанную на кафедре биомедицинской инженерии ЮЗГУ [72, 86] для структурирования базы математических моделей, предназначенных для базы знаний, соответствующей интеллектуальной системы поддержки принятия решений (ИСППР), разрабатывается информационно­аналитическая модель принятия решений [55, 58] по прогнозированию

возникновения и развития ГНК (рисунок 2.1).

Анализ результатов работ доктора А.В. Быкова [32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39] и опыт решения задач прогнозирования различных заболеваний, включая ишемические болезни, накопленный на кафедре биомедицинской инженерии (БМИ) ЮЗГУ позволил выбрать группы информативных признаков и комплексных показателей. Блок (подпространство) признаков, характеризующих степень ишемического поражения нижних конечностей по А. Быкову в составе: опросника качества жизни; инструментальных и лабораторных методов исследования. Блок комплексных показателей, характеризующих общесистемное состояние организма в составе: уровень психоэмоционального напряжения (YPH); уровень хронического утомления (YU); функциональный резерв организма (FR). Дополнительно, учитывая рекомендации [60, 61, 93, 95], в группу признаков, характеризующих КИНК включены электрические характеристики БАТ, «связанных» с КИНК.

На рисунке 2.1 введены следующие обозначения по подпространству информативных признаков и комплексных показателей. Качество жизни пациентов оценивается по опроснику ОКЖ. В состав инструментальных методов исследования включены: лодыжечно-плечевой индекс (ЛПИ); реографический

индекс (РИ); температура тела (Т); частота сердечных сокращений (ЧСС); систолическое артериальное давление (САД); частота дыхания (ЧДД).

Группа признаков, характеризующих электрические характеристики БАТ, связанных с КИНК обозначены как КБ.

В группу лабораторных показателей включены СОЭ, наличие лейкоцитоза (Лк), наличие тромбоза (Тр) и наличие анемии (Ан).

Для определения уровней психоэмоционального напряжения (ПЭН), утомления и функционального резерва разработано множество различных методик.

С учетом опыта исследований, проводимых на кафедре биомедицинской инженерии ЮЗГУ, уровень психоэмоционального напряжения в данной работе будем определять выражением [72]:

¥РН=Гн(¥Рт, YPb, ¥Рб), (2.5)

где ¥Р_т - уровень психоэмоционального напряжения, определяемый по шкалам субъективных компьютерных тестов оценки ситуативной и личной тревожности [115, 125]; YP_b- уровень психоэмоционального напряжения, определяемый по показателям внимания (переключаемость, концентрированность, устойчивость) [66, 72]; ¥Р_б - уровень психоэмоционального напряжения, определяемый по величине относительного отклонения БАТ, связанных с психоэмоциональной сферой от своих номинальных значений; f₁₁- соответствующая функция агрегации.

Методика расчета YPH по формуле 2.5 подробно описана в работе [72].

В работах [68, 72] показано, что уровень психоэмоционального напряжения может быть оценен по одной из составляющих выражений (2.5), но при этом уменьшается уровень доверия к полученной величине YPH.

Решение о допустимом уровне доверия принимают эксперты исходя из роли психоэмоционального напряжения в финальной целевой функции.

Оценку уровня утомления будем производить с использованием модели вида:

YU= ‰(Y¾YUb, YU), (2.6)

где YUe- уровень утомления, рассчитанный по величинам электрических сопротивлений БАТ, реакция которых связана с процессом утомления; YU_β- уровень утомления, рассчитанный по показателям внимания; YU_τ- уровень утомления, рассчитанный по субъективным тестам; f_U- соответствующая функция агрегации.

Подробно методики расчета YU приведены в работах [21, 72, 83, 109]. Аналогично расчетам YPH, YU может быть определен по составляющим формулы (2.6) с «потерей» точности измерений.

В работах [24, 72] оценку величины функционального резерва предлагается производить по величинам электрического сопротивления главных точек меридиан (GM) с использованием физических и эквивалентных нагрузок.

При отсутствии аппаратуры для оценки электрических характеристик БАТ величина функционального резерва может быть определена с использованием пробы Руфье или Гарвардского степ-теста.

Проба Руфье для оценки готовности сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам основана на использовании данных об изменении только ЧСС.

Эта проба реализуется следующим образом. Испытуемый лежит в течение 5 минут с измерением ЧСС за 15 секунд (ЧСС1). Далее в течение 45 секунд выполняется 30 приседаний, после которых испытуемый вновь ложится и в течение первых 15 секунд измеряется ЧСС2. После минуты восстановления лежа в течение 15 секунд измеряется ЧСС3.

Оценка работоспособности сердца производится по индексу Руфье (ИР) в соответствии с формулой:

Считается, что при ИР < 3 - хорошая работоспособность. При 3≤ ИР